Susceptibilité Électrique
En électromagnétisme, la susceptibilité électrique, notée χe, est une constante de proportionnalité sans dimension qui indique le degré de polarisation d’un matériau diélectrique en réponse à un champ électrique appliqué. Plus la susceptibilité électrique est élevée, plus la capacité d’un matériau à se polariser est grande, réduisant ainsi le champ électrique total à l’intérieur du matériau.
Relation avec la Permittivité
La susceptibilité électrique est définie comme la constante de proportionnalité de la densité de polarisation diélectrique induite P à un champ électrique E. Si un matériau diélectrique est linéaire, alors le rapport est donné par :
χe = εr – 1
où εr est la permittivité relative, également connue sous le nom de constante diélectrique. Ainsi, la susceptibilité est prouvée être liée à sa permittivité relative, influençant de nombreux autres phénomènes dans ce milieu, de la capacité des condensateurs à la vitesse de la lumière.
Polarisation Électrique
Contrairement aux métaux, où les charges peuvent se déplacer librement, dans les diélectriques, toutes les charges sont attachées à des atomes ou des molécules spécifiques. Ces charges, dites liées, peuvent cependant être déplacées (polarisées) au sein d’un atome ou d’une molécule par l’application d’un champ électrique.
La polarisation électrique est un déplacement relatif léger des charges électriques positives et négatives dans des directions opposées à l’intérieur des atomes ou des molécules d’un isolant ou d’un diélectrique, induit par un champ électrique externe. Ces déplacements microscopiques, bien que moins spectaculaires que le réarrangement de charge dans un conducteur, leurs effets cumulatifs rendent compte du comportement caractéristique des matériaux diélectriques.
Types de Polarisation
Il existe trois types de polarisation :
- Polarisation électronique : Lorsque le champ externe est appliqué, les nuages d’électrons des atomes sont déplacés par rapport aux noyaux lourds à l’intérieur des dimensions de ces atomes.
- Polarisation d’orientation : La polarisation d’orientation est une polarisation soit inhérente aux molécules, soit pouvant être induite dans toute molécule dans laquelle la distorsion asymétrique des noyaux est possible. Les molécules polaires sont celles dans lesquelles les chances de collision des molécules positives et négatives sont nulles ou nulles. Par exemple, H2O est un exemple typique. En l’absence de champ électrique, le moment dipolaire électrique de ces molécules se déplace dans une direction imprévisible. Le moment dipolaire moyen est 0 en conséquence. S’il y a un champ électrique externe, les molécules s’aligneront dans la même direction que le champ électrique.
- Polarisation ionique : La polarisation ionique est une polarisation causée par des déplacements relatifs entre des ions positifs et négatifs dans des cristaux ioniques (par exemple, NaCl).
En résumé, la susceptibilité électrique et la polarisation électrique sont des concepts fondamentaux en électromagnétisme, jouant un rôle crucial dans la compréhension et l’application des propriétés diélectriques des matériaux.
